汽车新技术
——汽车技术发展趋势
2013年8月23日
长安汽车范朝辉
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目录
新能源技术四轮驱动技术
转向系统制动、驱动力主动控制系统
汽车发动机自动变速器悬架
汽车NVH 特性
双质量飞轮扭振减振器
汽车安全性发动机液压悬置隔振技术车身自动导航和车载娱乐
1.1电动汽车
电动汽车纯电动汽车（BEV）
典型电动汽车交流电动机驱动系统主要有4个子系统：
驱动系统、冷却系统、车身控制系统、能量管理系统。混合动力汽车（HEV）
串联式混合动力
并联式混合动力
混联式混合动力
HEV节油减排原理：发动机运行于高效低
排放区、电动机功率辅助、电动机单独
驱动、减速或制动时能量回收。
燃料电池汽车（FCEV）
FCEV要成为真正商品，必须解决：寿命、成本、稳定
性、耐久性、环境适应性等问题。
1.2替代燃料汽车
?压缩天然气汽车（CNG）?液化天然气汽车（LNG）?液化石油气汽车（LPG）?醇类燃料汽车
?生物柴油汽车
?氢燃料汽车（CNG） CNG气瓶分四类：全金属瓶、金属内衬、薄金属内衬、非金属材料。
CNG优势：节约燃料费用、安全性高、抗爆性好、环保、延长维修周期。 LNG优势：安全性好、环保性能突出、经济效益明显、能量密度大、优化发动机性能。
引入发动机冷却水加热、蒸发液态LPG，使之成为具有一定压力的气体。 甲醇、乙醇
E20、E85
随着掺混比增大，输出功率略有提升、NOx和CO排放增加、炭烟和HC降低。
?二甲醚汽车（DME） 存在问题：热值较低、DME沸点低易气堵、黏度低易泄露、体积弹性模数低易喷射。
当前理论认为其是发展的终极方向。
1.3太阳能汽车
太阳能汽车的控制：能量转换器、
电动机控制器、驾驶系统。
太阳能汽车一般都采用框架式设
计、整体壳式车身。
太阳能除驱动汽车外，更多用作汽车辅
助能源（1）用作蓄电池的辅助充电能
源；（2）用于驱动风扇和汽车空调等
系统。Ex：奔驰E级，奥迪A8、A6L、途
锐等部分车型已配备了太阳能天窗。
将光电池装在汽车上，用它将太阳光不断
地变成电能作为驱动汽车运动的动力,这种汽车
就是新兴起的太阳能汽车。
太阳能汽车利用太阳能的一般方法：在阳
光下，太阳能光伏电池板采集阳光，并产生人
们通用的电流。这种能量被蓄电池储存并为以
后旅行提供动力。或者直接提供给发动机也可
以边开边蓄电。能量通过发动机控制器带动车
轮运动，推动太阳能汽车前进。
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新能源技术四轮驱动技术
转向系统制动、驱动力主动控制系统
汽车发动机自动变速器悬架
汽车NVH 特性
双质量飞轮扭振减振器
汽车安全性发动机液压悬置隔振技术车身自动导航和车载娱乐
2.1汽油机直喷技术
由于排放、燃烧稳定性、燃油品质、性能及可靠性等方面问题限制了GDI发动机大规模产业化。
GDI发动机燃烧系统
喷束引导：向分层稀燃直喷燃烧系统发展。
壁面引导：控制分层燃烧，增大功率。
气流引导：缸内产生顺向滚流，实现分层、均质燃烧。
2.2新型柴油机燃烧及排放控制技术
推广柴油机是提高热效率和降低温室气体排放的有效途径之一。此外，柴油机在HC 和CO 排放上也具有汽油机无法比拟的优势。
高压共轨系统三个核心部件为压力限制阀、流量限制阀和喷油器。
柴油机排放后处理技术方案
EGR+DOC+DPF ：较高颗粒转化率。
EGR+DOC+POC ：过滤器无堵塞风险。SCR ：燃油经济性改善6%，但要消耗尿素。
高压油泵主要由凸轮轴、柱塞偶件、压力控制阀和出油阀组成。
可变配气相位技术、涡轮增压技术、进气管长度可变系统、可变压缩比发动机、停缸技术
在汽油机上应用VVT技术优点：
◆改善怠速稳定性和低速平稳性；
◆提高发动机输出功率和转矩；
◆扩大发动机转速范围；
◆降低部分负荷燃料消耗率；
◆改善废气排放。
在柴油机上应用VVT技术，可改变有
效压缩比，提高各转速下的充气系
数。
在增压柴油机上应用VVT技术，可以
改善增压器与发动机的匹配。
可变配气相位技术、涡轮增压技术、进气管长度可变系统、可变压缩比发动机、停缸技术涡轮增压器正向两个方向发展：小功率及汽油机、高增压和超高增压。
涡轮增压器使用发动机排出的废气带动涡轮、气泵旋转。对流入发动机的空气进行压缩,从而向气缸内注入更多燃料，产生更多动力。发动机涡轮增压优点：◆提高功率20%～5%；◆油耗降低5% ～10%；◆适应高原使用；◆排气噪声减少。
涡轮增压器
可变涡轮增压
可变进气道增压器
可变喷嘴环增压器
可变涡轮喉口截面增压器可变叶片增压器废气放气增压器进气回流增压器
增压中冷
闭式空—水中冷
分开式空—水中冷共用冷却风扇空—空中冷独立冷却风扇空—空中冷
涡轮增压工作原理图
可变配气相位技术、涡轮增压技术、进气管长度可变系统、可变压缩比发动机、停缸技术
粗、短、直的进气歧管对于进气流阻力
小，气流速度快，因此在高速过程中响应较
快；长、细、弯的进气歧管则有利于进气歧
管中油与气的混合。
因此较短的进气歧管更适合于高转速，
而较长的进气歧管则更适合于低转速。技术
分为两种，分段可调与无极可调。
进气管长度可变系统示意图
VGIS
进气歧管
控制系统真空罐
电磁控制阀阀门
阀门控制器
可变配气相位技术、涡轮增压技术、进气管长度可变系统、可变压缩比发动机、停缸技术萨博公司2000年开发了1.6L可变压缩比
发动机，达到了与3LV6发动机功率水平。虽
降低了油耗，但由于质量的增加，成本高昂，
目前还无法批量生产。
改变发动机压缩比可通过改变汽缸的工作
容积和燃烧室容积来实现。
通常采用改变燃烧室容积、可变活塞压缩
高度、可移动的汽缸盖和汽缸体、可变长度连
杆、偏心主轴承和可变的曲柄连杆机构等方法
来改变气缸压缩容积。
可变压缩比发动机模拟
可变配气相位技术、涡轮增压技术、进气管长度可变系统、可变压缩比发动机、停缸技术发动机部分负荷时，切断部分汽缸的供油而使工作气缸的负荷提高，以改善发动机性能的技术称为停缸技术。
停缸方法仅仅停止供油（断油）
停止气门运动和断油
（停阀机）
断油同时引入工作缸废气到不做功气缸内（断油回流）
2.4新型燃烧系统
HCCI阿特金森循环HCCI燃烧模式是在进气及压缩过程中，
燃油与空气预先混合成均质混合气，在压
缩行程活塞接近上止点的时刻，被压缩的
缸内混合气同时自动着火燃烧。
优点：
较高的热效率；
燃料适应性好。难题：
着火时刻控制；
大负荷下燃烧速率控制；
负荷范围拓宽；
均匀混合气制备；
冷启动及过渡工况；
HC和CO排放较高。
阿特金森循环低速转矩小，只能在
中度以上混合动力车上应用。
阿特金森发动机的特点是用电子控制
装置和进气阀定时装置，通过推迟进气门
关闭，在压缩冲程从进气门排出部分燃气，
减少进气量，使燃烧在气缸中的油/气混合
物的体积膨胀得更大，借此让动力装置能
更高效地利用燃油。
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新能源技术四轮驱动技术
转向系统制动、驱动力主动控制系统
汽车发动机自动变速器悬架
汽车NVH 特性
双质量飞轮扭振减振器
汽车安全性发动机液压悬置隔振技术车身自动导航和车载娱乐
3.1概述
2WD
：2个轮为驱动轮4WD ：4个轮均为驱动轮
四轮驱动
常时四轮驱动
短时四轮驱动变速器+分动器+前后传动轴
带中央差速器
机械式差速器
黏性联轴器
不带中央差速器
黏性传动（黏性联轴器）
转矩分流（多片式液力离合器）
超越离合器
3.2驱动系总布置
四轮驱动总布置前纵置发动机后轮驱动为原型
前纵置发动机前轮驱动为原型
前横置发动机前轮驱动为原型
中置发动机为原型
后置发动机为原型
吉普车大体都采用这种方案
audi quattro基于大众b2平台，采用前纵置引擎四轮驱动布局
四轮驱动比较容易，在四驱乘用车中占比很高。
3.3四轮驱动的固有问题
固有问题
1
急转弯制动
汽车转弯半径越小现象越明显；
附着系数大的铺装路面明显。
2
前后轮干涉
前后驱动轮系干涉 轮胎运动半径差异引起干涉 光滑路面转弯困难 对制动系统的影响
中间差速器的作用 单轮空转使汽车抛锚
3
动力传动效率
四轮驱动的驱动轮系比较复杂，使用零件数量较多，能量损失较大，整车燃油消耗上升。
4
驱动系的振动和噪声
?联轴节的振动和噪声
?间隙噪声和浮动噪声
3.4四轮驱动各装置作用
1.短时四轮驱动防止轮胎打滑
正常行驶用二轮驱动，特别需要时刻采用四轮驱动
2.用单向超越离合器避免急转弯制动
汽车转弯前轮比后轮快时，单向超越离合器空转，前轮与发动机间的传动被切断成为后轮驱动，解决急转弯制动。
3.用湿式多片离合器控制驱动转矩
用油压控制湿式多片离合器传递的转矩，进而控制前后轮驱动转矩大小，实现合理驱动力分配。
4.用差动限制装置补偿差速器缺点
在差速器不该起作用的时候限制其差动。
5.用等速联轴节降低驱动系振动和噪声
汽车产生振动和噪声的主要根源是联轴节，用2个叉式联轴节串联起来可解决等速问题。
3.5黏性联轴器
黏性联轴节是基于牛顿内摩擦定律，以液体的黏性或油膜剪切来传递动力。黏性联轴器传递动力原理：
液体黏性传动基于牛顿内摩擦定律，
即在两块平行板之间充满黏性液体，当两
块平行板间产生相对运动时，板间液体受
到剪切，剪切力的大小与液体油膜的动力
黏度和剪切速度成正比，与油膜厚度成反
比。
黏性联轴器依靠液体黏性来传递动力
和转矩，一般用高黏度的硅油作为介质，
片间间隙大约0.1—0.2mm，主、被动叶片
可沿轴向自由滑动以自调间隙。当充满硅
油的联轴器主、从动叶片有相对转速差时，
就会产生油膜剪切力，转速差越大，油膜
的剪切力越大，传递转矩越大。反之当转
速差是零时，剪切力为零不传递转矩。